Fitase Suinos

A utilização de enzimas exógenas na nutrição de monogástricos tem como principal objetivo manipular as condições existentes no trato digestivo e melhorar o valor nutricional dos ingredientes (Meng et al., 2005), sendo que seu  uso tem se tornado cada vez mais comum durante as últimas duas décadas (Selle e Ravindran, 2007).

No Brasil, o uso de enzimas na nutrição de monogástricos tem também crescido, tendo como base fundamental a redução do custo de formulação obtida quando da inclusão destes produtos na formulação, adicionalmente ainda, fatores como melhoria do desempenho animal e redução da capacidade poluente dos dejetos animais também têm sido pontos levantados como importantes na adoção desta tecnologia. Com o aumento do custo de matérias-primas observado a partir da metade de 2007, somando-se até mesmo a escassez temporária de algumas destas que foram destinadas para outros fins (produção de fertilizantes e biocombustíveis), a utilização de enzimas na nutrição animal no Brasil teve seu uso intensificado.

Comercialmente, as enzimas presentes no mercado nacional são divididas em dois grandes grupos, as fitases (que atuam aumentando a liberação do fósforo contido nos ingredientes vegetais,  diminuindo assim a adição de fontes inorgânicas, além de um enfoque sobre aumento de digestibilidade de aminoácidos e metabolizabilidade de energia) e as enzimas comumente chamadas de enzimas para polissacarídeos não amídicos ou não amiláceos - NSP (que tem como principal enfoque a liberação de energia dos nutrientes). Essa divisão em dois grandes grupos, apesar de utilizada comercialmente não tem um embasamento técnico estritamente correto pois coloca no mesmo grupo de fitases enzimas com origem, formas de atuação e efeitos de liberação de fósforo e liberação de outros nutrientes distintos e no mesmo grupo de enzimas NSP enzimas e blends enzimáticos que não necessariamente atuam sobre polissacarídeos não amiláceos (como proteases, lípases e amilases por exemplo) e que são colocadas em um mesmo grupo apenas por terem o principal efeito na maior liberação de energia dos ingredientes presentes na ração.

Devido a esta grande extensão de conceitos e variáveis presentes nestes dois grupos de enzimas, não seria possível abordar a todos em apenas uma revisão. Preferiu-se, devido a isto, a abordagem nessa revisão dos efeitos da utilização de fitases em rações de suínos, ficando a utilização de enzimas NSP para uma segunda oportunidade.

O objetivo da presente revisão é de tentar descrever os efeitos da enzima fitase em dietas para suínos, considerando as características do substrato onde a mesma atua, o mecanismo de ação desta enzima, a ação e reflexo da mesma na suinocultura.

1)     Fitato

A substância na qual as enzimas fitases atuam são denominadas de três formas distintas na literatura: Fitato, Ácido Fítico e Fitina. Fitato, o termo utilizado com mais freqüência, refere-se ao sal misto de Ácido Fítico (myo-inositol hexafosfato), fitina, por sua vez, refere-se especificamente ao complexo de myo-inositol hexafosfato com potássio magnésio e cálcio, tal como ocorre nas plantas, enquanto Ácido Fítico é a forma livre do anel de myo-inositol hexafosfato (Selle e Ravindran, 2007).

De uma forma mais simples poderíamos dizer que a fitina presente nos ingredientes vegetais presentes na composição das rações se solubilizam em pH baixo (ácido) presente no início do trato gastro-intestinal dos suínos passando a estar em sua forma livre, o ácido fítico. Á medida que o bolo alimentar prossegue pelo trato gastro-intestinal e ocorre o aumento do pH (principalmente a partir do duodeno onde ocorre a liberação do suco pancreático) o ácido fítico então se complexa (quela ou liga-se) com minerais (cálcio principalmente), proteínas (Selle et al, 2006) e enzimas específicas como amilase (Deshpande e Cheryan, 1984), precipitando esse complexo para fora da solução aquosa do bolo alimentar, formando o fitato (Figura 1). O efeito do fitato não está relacionado apenas à redução da disponibilidade do fósforo presente na molécula de myo-inositol hexafosfato, mas também na ligação desta molécula com outros nutrientes e a precipitação deste complexo. Além da própria redução da disponibilidade destes nutrientes que, a partir do momento que se ligam ao fitato perdem atividade (enzimas) e/ou a capacidade de serem absorvidos, o fitato tende também a aumentar a secreção de muco no intestino (Cowieson, Acamovic e Bedford, 2004) atuando assim como um fator anti nutricional (Gráfico 1). A forma com que a precipitação de fitato age aumentando a secreção intestinal ainda não está bem esclarecida, mas pode estar relacionada a ação deste sal sobre a mucosa intestinal, sendo o aumento de secreção de muco uma resposta à essa agressão.

Trabalhos demonstram ainda que a formação do fitato no trato intestinal aumenta a produção de bicarbonato de sódio e sua excreção para o lúmen intestinal (Cowieson et al, 2004) esse aumento na quantidade de sódio no lúmen intestinal interfere por sua vez nos sistemas de transporte dependente de sódio como a bomba de sódio e potássio e o transporte ativo de nutrientes para dentro das células, interferindo, por exemplo na absorção de aminoácidos (Ravindran et al., 2008).

Devido a esta ação anti-nutricional a variação na quantidade de fitato presente na dieta pode interferir no desempenho zootécnico dos animais, no padrão de resposta imune e na capacidade de absorção de ingredientes. Newkirk e Classen (2001) observaram maior absorção de aminoácidos em frangos alimentados com dietas a base de milho, soja e canola "definitizada" em comparação à dieta padrão contendo canola sem passar por esse processo de retirada da fitina, já Linneem et al. (2008) por sua vez, não observaram diferença de desempenho zootécnico em suínos alimentados com milho naturalmente com baixo teor de fitina em comparação com animais alimentados com um milho padrão. É importante aqui salientar que o teor de fitina no milho é naturalmente baixo, estando o teor de fitina da dieta mais ralacionado com o teor do farelo de trigo e farelo de soja do que  do milho, apesar da maior participação desse ingrediente na ração. Liu et al. (2008) observaram variações em padrões de resposta imune de frangos de corte alimentados com dietas contendo baixa e alta concentração de fitato com distintas dosagens de fitase. Em revisão de literatura, Selle et al. (2006) observaram que a resposta da adição da digestibilidade de aminoácidos em frangos de corte pela adição de fitase pode variar dependendo do tipo de marcador utilizado, sendo respostas com utilização de óxido de titânio ou cinza insolúvel mais consistente do que trabalhos com utilização de óxido crômico.

2)     Fitases

Fitase é a classe enzimática que tem a utilização mais difundida na nutrição de monogástricos, sendo comercializada a partir de 1991 (Selle, et al., 2007), apesar do primeiro trabalho detectando a atividade desta enzima em farelo de arroz datar de mais de 100 anos (Suzuki et al.: "Uber ein enzyme "phytase" das anhydro-oxy-methylen-diphosphosaure spaltet" College Agriculture Bulletin Tokyo Imperator University, 1907), este é um mercado que movimenta mais de US$250 milhões/ano, com um crescimento de 10 a 15% ao ano (Cowieson et al., 2008). No mercado brasileiro, o uso de fitase já está consolidado, tendo no último ano um fortalecimento ainda maior devido às alterações em disponibilidade  e preços das fontes de fósforo (fosfato bicálcico) para a alimentação dos animais e ao aumento do custo de outras matérias-primas como milho e farelo de soja, fazendo com que a economia obtida pela adição desta tecnologia tenha aumentado. Existem no mercado nacional diversos produtos comerciais, que apresentam características distintas. Apesar de atuarem sobre o mesmo substrato (o fitato ou mais especificamente sobre o ácido fítico) tais características interferem na ação da fitase dentro do trato intestinal e conseqüentemente na capacidade de quebra do ácido fítico e por conseqüente no desempenho animal. Características importantes a serem levadas em consideração para a escolha da fitase ideal seriam estabilidade em pH, resistência ao processo de produção de ração, resistência à ação proteolítica, e estabilidade no trato digestivo do animal (Igbasan, 2000).

Normalmente as fitases são classificadas em duas categorias, quanto a sua origem (fúngica ou bacteriana) ou quanto ao local onde fazem a primeira hidrólise na molécula de fitato, liberando o ortofosfato inorgânico (3-Fitase - atuam inicialmente sobre o carbono 3 da molécula de fitato ou 6-Fitase - atuam inicialmente sobre o carbono 6 da molécula de fitato).

 Segundo Igsaban (2000) fitases bacterianas apresentam maior estabilidade térmica (em especial fitases de Bacillus sp) e maior estabilidade à ação proteolítica (em especial fitase de E. coli) - Gráfico 2, em relação às fitases fúngicas essa maior estabilidade à ação proteolítica pode explicar os resultados encontrados por por Adeola et al. (2006) que observaram que fitases de E. coli apresentam um maior valor de equivalência de Fósforo (isto é, consegue liberar maior quantidade de fósforo) em relação à fitase fúngica, baseado na mineralização do terceiro osso de metacarpo de suínos em crescimento.

Já segundo McGinnis (2007), uma fitase bacteriana comercial teve maior capacidade de quebrar o fitato no duodeno de suínos em crescimento que um produto de origem fúngica.

A característica do fitato formar quelatos e cristalizar em pH básico é extremamente importante para a eficiência in vivo das fitases. Isso ocorre pois devido a esta característica é necessário que a fitase esteja ativa em pH baixo (estômago), quando o ácido fítico está solúvel e pode ser quebrado, a partir do momento em que o bolo alimentar chega ao intestino e as secreções pancreáticas aumentam o pH, ocorre a formação destes cristais e por mais que a fitase esteja ativa, o substrato (fitato) não estará mais  disponível, fazendo com que a hidrólise do fitato ocorra principalmente no estômago (Selle, 2007).

3)     Utilização de enzimas fitase em ração para suínos

A utilização de fitase em rações de suínos aumenta a liberação do fósforo presente no ácido fítico e redução da ação antinutricional do fitato, possibilitando assim reduzir o uso de fontes inorgânicas de fósforo  ou ainda de  produtos de origem animal (como farinha de carne e ossos) para se alcançar o nível exigido por cada fase de produção. Essa utilização apresenta dois objetivos principais, a questão econômica (somando-se à liberação de fósforo o aumento da digestibilidade de aminoácidos e a metabolizabilidade da energia) que propicia a produção de uma ração com um custo inferior à ração sem adição de fitase mas mantendo o mesmo desempenho zootécnico, e a questão ambiental pois o aumento da disponibilidade de fósforo, traz uma redução na excreção deste elemento para o meio ambinente.

Como dito, a adição de fitase em ração de suínos possibilita reduzir a adição de fontes de fósforo na ração, uma vez que libera o fósforo ligado à molécula de fitato (Cromwell, 1991), tornando-a disponível para ser utilizada pelo animal (Cromwell, 1993; Cromwell et al., 1995; Lei et al., 1993; Jendza et al., 2004). Além de disponibilizar fósforo, a adição de fitase em ração de suínos interfere no fluxo biológico deste ingrediente do trato gastro-intestinal para os ossos e dos ossos e tecidos moles para o trato intestinal de suínos (Moreira et al., 2004) e pode interferir na absorção de outros minerais como o zinco (Ao et al., 2007). A intensidade de ação desta enzima, entretanto, depende também de outros fatores, dentre os quais a relação entre cálcio e fósforo da ração, quanto maior a relação (maior a quantidade de fósforo), menor a quantidade de fósforo liberada (Beaulieu, 2005; Adeola, 2006). A combinação de adição de fitase e redução de cálcio e fósforo aumenta a digestibilidade ileal aparente de aminoácidos, nitrogênio, amido, matéria seca, cálcio, fósforo e energia bruta, sendo estas respostas sustentadas pelo aumento da glicemia e insulina plasmática após o consumo da ração em relação a animais consumindo ração sem adição de fitase. Com a maior disponibilidade de cálcio e fósforo para a absorção pelo animal, a quantidade destes nutrientes é reduzida  no trato intestinal, o que pode ainda modular o crescimento bacteriano, Metzeler et al. (2008) observaram que a adição de fitase em dietas de baixo fósforo reduz a incorporação de fósforo pelas bactérias e parece reduzir a atividade das mesmas no trato intestinal.

Outra questão importante quando da utilização de fitase em ração para suínos é a redução da excreção de fósforo para o meio ambiente através das fezes e o impacto ambiental que esse mineral pode causar. As fezes dos animais, se não corretamente tratadas seguem para os cursos d'água onde a poluição por fósforo é um perigo para a qualidade da água (Selle, 2007). Concentrações altas de fósforo são causas comuns de eutrofização de rios, lagos e reservas (Correll, 1999), A lixiviação de solos com alta concentração de fósforo acelera a eutrofização, podendo causar crescimento de algas tóxicas e mortalidade de peixes (Sharpley, 1999). Lora et al. (2007) citaram que a redução do teor de fósforo da dieta e a adição de fitase possibilitou a manutenção do resultado zootécnico dos animais, com redução da excreção de fósforo nas fezes, entretanto, segundo Selle (2007) a preocupação não deveria ser apenas o fósforo nas excretas mas sim a quantidade de fósforo solúvel presente, por ser este o principal causador da eutrofização. Segundo Miles et al. (2003), um aumento na quantidade de fósforo solúvel na excreta de frangos alimentados com fitase em relação às aves controle, já Applegate et al. (2003) observaram a redução deste teor. A principal diferença entre ambos experimentos é que no experimento de Applegate a concentração de fósforo era mais baixa, o que pode ter influenciado no resultado final. Já segundo Beaulieu (2005), em suínos em fase inicial, a excreção de fósforo solúvel depende não apenas do teor de fósforo mas da relação cálcio-fósforo da dieta, sendo que a adição de fitase reduz a excreção de fósforo total e solúvel em rações iniciais a base de milho e soja, mas esse efeito se reduz quando a relação entre cálcio e fósforo é superior a 1,7.

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